Accelerare la scoperta di nuovi materiali per la stampa 3D

I ricercatori del MIT hanno sviluppato un sistema basato sui dati che accelera il processo di scoperta di nuovi materiali di stampa 3D dotati di molteplici proprietà meccaniche.

Un processo basato sui dati che usa l’apprendimento automatico per ottimizzare nuovi materiali di stampa 3D con caratteristiche multiple, come tenacia e resistenza alla compressione. Lo hanno sviluppato i ricercatori del MIT per rispondere alla crescente domanda di nuovi materiali di stampa 3D progettati per usi molto specifici.

Semplificando lo sviluppo dei materiali, il sistema abbassa i costi e l’impatto ambientale riducendo la quantità di rifiuti chimici. L’algoritmo di apprendimento automatico potrebbe anche stimolare l’innovazione suggerendo formulazioni chimiche uniche che sfuggono all’intuizione umana.

La novità prevede che un algoritmo di ottimizzazione esegua gran parte del processo di rilevamento per tentativi ed errori. Uno sviluppatore di materiali seleziona alcuni ingredienti, inserisce i dettagli sulla loro composizione chimica nell’algoritmo e definisce le proprietà meccaniche del nuovo materiale. Successivamente l’algoritmo aumenta e diminuisce le quantità di quei componenti e controlla come ogni formula influisce sulle proprietà del materiale, prima di arrivare alla combinazione ideale. Lo sviluppatore quindi mescola, elabora e testa il campione per scoprire come si comporta effettivamente il materiale, riportando i risultati all’algoritmo, che apprende automaticamente dall’esperimento e usa le nuove informazioni per decidere su un’altra formulazione da testare.

Il progetto prevede anche una piattaforma di ottimizzazione dei materiali gratuita e open source chiamata AutoOED che incorpora l’algoritmo di ottimizzazione.

I ricercatori hanno sperimentato il sistema nell’ottimizzazione delle formulazioni di un nuovo inchiostro da stampa 3D che si indurisce quando viene esposto alla luce ultravioletta. Dopo aver provato solo 120 campioni, l’algoritmo ha prodotto 12 materiali ad alte prestazioni con ottimi compromessi tra le tre diverse proprietà.

In futuro il processo potrebbe essere ulteriormente accelerato attraverso l’inserimento di un’automazione aggiuntiva – spiega Mike Foshey, ingegnere meccanico del MIT -. Per ora abbiamo miscelato e testato manualmente ogni campione, ma nelle versioni successive potrebbero essere i robot a far funzionare i sistemi di erogazione e miscelazione”.

Gli scienziati vorrebbero testare questo processo anche per altri usi oltre lo sviluppo di nuovi inchiostri per la stampa 3D.

Fonte: https://news.mit.edu/2021/accelerating-materials-3d-printing-1015